Biomüll wird wertvolles Halbleitermaterial
Neue Technik von Forschern des Salk Institute for Biological Studies soll die Umwelt entlasten
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Schleifen mit Siliziumkarbid-Trennscheibe (Foto: Janno Nivergall, pixabay.com) |
La Jolla (pte002/10.05.2021/06:05)
Aus dem Kohlenstoff, den Pflanzen höchst effektiv in Form von Kohlendioxid aus der Luft angeln und in Biomasse verwandeln, lässt sich mit Siliziumkarbid ein wertvolles Produkt herstellen. Das haben Forscher am Salk Institute for Biological Studies https://www.salk.edu im kalifornischen La Jolla gezeigt. Siliziumkarbid gehört zu den härtesten keramischen Materialien, die es zu einem Gesuchten Basismaterial für Schleifsysteme aller Art und Trennscheiben macht. Noch wichtiger ist das Material als Halbleiter für die Leistungselektronik, also die elektronische Beeinflussung und Steuerung von großen elektrischen Strömen. Es wird auch zur Herstellung von Hitzeschutz-Kacheln genutzt, die Raumschiffe beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre davor schützen zu verglühen. In der Optik wird das Material genutzt, um Linsen zu schleifen.
[b]"Versteinerung" beim 1600 Grad Celsius[/b]
Salk-Professor Joseph Noel und sein Team bauten zunächst Tabakpflanzen an, die sie wegen ihrer kurzen Vegetationsperiode auswählen. Die geernteten Pflanzen froren sie bei tiefen Temperaturen ein, um sie zu einem feinen Pulver zermahlen zu können. Dann fügten sie eine siliziumhaltige Verbindung hinzu und erhitzten das Gemisch unter Luftabschluss auf eine Temperatur von 1600 Grad Celsius, sodass es gewissermaßen versteinert. In diesem Umfeld verbinden sich Kohlenstoff- und Siliziumatome zu Siliziumkarbid.
[b]Erderwärmung wird verlangsamt[/b]
Es ist nicht nur der Wertstoff, der das Verfahren so attraktiv macht. Es kann auch zur Verlangsamung der Erderwärmung beitragen, wenn auch angesichts der Mengen nur ein wenig. Pflanzen binden zwar Kohlendioxid, geben es aber beim Verrotten in der Natur und beim Kompostieren wieder ab, sodass sie, zieht man Bilanz, für den Klimawandel keine Entlastung sind. Die Sake-Forscher wollen deshalb pflanzliche Abfälle aus der Tabak- und Maisverarbeitung und andere biogene Reststoffe nutzen, um Siliziumkarbid herzustellen. Die Tabakpflanze enthält 50.000 Mal mehr Kohlenstoff als das Samenkorn, aus dem sie sich entwickelt hat, haben Messungen der Sake-Forscher gezeigt.
Energieverbrauch entspricht dem anderer Techniken[/b]
Der Energieverbrauch zur Herstellung von 1,8 Gramm Siliziumkarbid liegt bei 177 Kilowattstunden. 125 Kilowattstunden verschlingt dabei der Vakuumofen. Klingt nach viel, ist aber nach Ermittlungen der Forscher nicht mehr als bei anderen Verfahre zur Herstellung der Keramik. Als nächsten experimentieren die Salk-Forscher mit Pflanzen wie Bambus und Schachtelhalmen, die bereits von Natur aus große Mengen an Silizium enthalten.
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